Introduzione al linguaggio C

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1 Introduzione al linguaggio C Corso di Informatica di Base Lezione III Riccardo Veraldi Servizio Calcolo e Reti INFN sez Firenze veraldi@fiinfnit Istruzioni di controllo di flusso Sono una categoria di istruzioni che consentono di controllare il flusso logico del programma tramite l utilizzo di espressioni condizionali La valutazione della veridicita o meno delle espressioni condizionali permette di prendere decisioni relativamente al flusso del programma a seconda del verificarsi o meno delle condizioni espresse nelle espressioni condizionali stesse Le istruzioni di controllo di flusso si dividono in tre categorie principali: Istruzioni di selezione; istruzioni di iterazione; istruzioni di salto

2 Istruzioni di selezione - L istruzione if L istruzione if consente di realizzare il controllo di flusso tramite la valutazione dell espressione condizionale tra parentesi La forma di questa istruzione e la seguente: if(espressione) istruzione; else istruzione; In questo caso gli argomenti di if e else sono singole istruzioni La clausola else e facoltativa Gli argomenti sia dell if sia dell else sono solitamente dei blocchi di istruzioni piu che istruzioni singole La forma generale di if quando riferita a blocchi di istruzioni e la seguente: if(espressione) istruzione_1; istruzione_n; else istruzione_1; istruzione_n; L istruzione if Se l espressione condizionale e vera, cioe ha un qualunque valore diverso da 0, sara eseguito l argomento di if; altrimenti, se esiste, sara eseguito largomento di else; non verranno MAI comunque eseguiti entrambi L espressione condizionale che controlla l if e una qualunque espressione C valida che produce un risultato vero o falso Per il C un espressione e vera se il suo valore e diverso da 0, altrimenti e falsa In C puo essere utilizzata qualsiasi espressione valida all interno di un istruzione di controllo Cio significa che il tipo di espressione non deve per forza essere ristretto solo a quelle che contengono operatori logico-relazionali Tutto cio che si richiede e che l espressione abbia valore zero o diverso da zero Il programma che segue legge due numeri interi e visualizza il quoziente Per evitare un errore di divisione per zero viene utilizzata un istruzione if controllata dal secondo numero

3 #include <stdioh> Programma divc main() int a,b; /* variabili dividendo e divisore */ printf(" a/b, scrivi 2 numeri a,b: "); scanf("%d,%d",&a,&b); /* leggi i 2 numeri da tastiera */ if(b) /* controlla se b e zero */ printf("%d\n",a/b); else printf("impossibile dividere per 0\n") Programma divc (2) Si osservi che b (il divisore) viene verificato per vedere se e zero utilizzando la forma if(b) Questo metodo funziona perche quando b e zero, la condizione che controlla l if e falsa e pertanto viene eseguito l else In caso contrario la condizione e vera, cioe diversa da zero, e la divizione viene effettuata La stessa istruzione si potrebbe anche scrivere in questo modo: if(b == 0) printf("impossibile dividere per 0\n"); else printf("%d\n",a/b); Anche se corretta e una mancanza di stile nello scrivere il codice C, una forma ridondante e potenzialmente inefficiente, fortemente sconsigliata, da non utilizzare

4 Istruzioni if annidate Un if annidato e un istruzione if controllata da un altro if o else Gli if annidati sono molto comuni in programmazione La cosa piu importante da ricordare e che un istruzione else si riferisce sempre all istruzione if piu vicina che sia all interno del medesimo blocco dell else e che non sia gia associata a un else Esemio in pseudo-c if(i) if(j) istruzione1; if(k) istruzione2; /* questo if e associato*/ else /* a questo else */ istruzione3; else istruzione 4; /* questo if e associato a if(i) */

5 if-else-if Un costrutto di programmazione a cui si ricorre frequentemente e che si basa sugli if annidati e la sequenza if-else-if La forma e la seguente: if(condizione) istruzione; else if(condizione) istruzione; else if(condizione) istruzione; else istruzione; Le espressioni condizionali vengono valutate dall alto verso il basso Alla prima condizione vera, viene eseguita l istruzione ad essa associata ed il resto della scala if-else-if viene aggirato Se nessuna delle condizioni e vera allora viene eseguita l istruzione else finale Se non c e un else finale e tutte le altre condizioni sono false, allora non viene eseguita nessuna istruzione Istruzioni di Iterazione Fanno parte di questa classe di istruzioni i cicli: for while do-while

6 Il ciclo for (1) Viene utilizzato per ripetere un istruzione un numero specificato di volte La sintassi generale per ripetere una singola istruzione e : for(inizializzazione;espressione;incremento) istruzione; Per ripetere un blocco di istruzioni la forma generale e : for(inizializzazione;espressione;incremento) istruzione1; istruzionen; Il ciclo for (2) L inizializzazione e di solito un istruzione di assegnamento che imposta il valore iniziale della variabile di controllo del ciclo, che ha la funzione di contatore che controla il ciclo Per espressione si intende un espressione condizionale che determina se il ciclo continuera oppure no L incremento definisce la quantita di cui la variabile di controllo cambiera ogni volta che il ciclo viene iterato Queste tre sezioni principali del ciclo devono essere separate da punti e virgola Il ciclo for viene eseguito continuamente finche l espressione condizionale risulta verauna volta che la condizione diventa falsa, si esce dal ciclo e l esecuzione del programma riprendera dall istruzione successiva al blocco for

7 Il ciclo for (3) /* programma che stampa i caratteri ASCII dal 33 al 127 */ #include <stdioh> main() unsigned char i; /* definisco la variabile i di iterazione del ciclo */ for(i=33;i<128;i++) /* ciclo for con indice i*/ printf("[ %c ]\n",i);/* stampa un carattere racchiuso tra parentesi quadre, ad ogni ciclo */ Il ciclo while (1) Come il ciclo for serve per ripetere un blocco di istruzioni ciclicamente La sintassi e : while(espressione) istruzione; oppure, while(espressione) istruzione_1; istruzione_n; L espressione definisce la condizione che controlla il ciclo e puo essere una qualsiasi espressione sintatticamente valida L istruzione o il blocco di istruzioni, viene eseguito finche la condizione e vera, quando questa diventa falsa il controllo del programma passa alla linea successiva al blocco del ciclo while

8 Il ciclo while (2) /* programma che stampa i caratteri ASCII dal 33 al 127 */ #include <stdioh> main() unsigned char ch=33; /* inizializzo la variabile al carattere codice ASCII 33*/ while(ch<128) /* ciclo while controllato dall espressione ch<128 */ printf("[ %c ]\n",ch); /* stampa il singolo carattere ch */ ch++; /* incrementa il valore del carattere */ Il ciclo do-while (1) A differenza dei cicli for e while, nei quali le condizioni sono verificate in testa al ciclo, il ciclo do-while verifica la condizione in fondo al ciclo Cio significa che un ciclo dowhile verra sempre eseguito almeno una volta La forma generale e : do istruzioni; while(espressione); Il ciclo viene eseguito fino a che la condizione espressa dall espressione e vera

9 Il ciclo do-while (2) /* stampa I caratteri ascii dal 33 al 128 */ #include <stdioh> main() unsigned char ch=33; /* il ciclo do-while viene sempre eseguito almeno una volta Se ch=128 il ciclo verrebbe eseguito sempre e comunque una volta soltanto perche la condizione ch<128 viene controllata a fine ciclo */ do printf("[ %c ]\n",ch); ch++; while(ch<128); Istruzione di salto break (1) Questa istruzione consente di uscire forzatamente da un ciclo aggirando la verifica condizionale Qundo in un ciclo si incontra l istruzione break, esso termina immediatamente ed il controllo del programma riprende dall istruzione successiva al ciclo

10 Istruzione di salto break (2) /* stampa I caratteri ASCII dal 33 al 127 */ #include <stdioh> main() char i; /* definisce i come char (-127 < i <127) */ for(i=33;i<128;i++) /* questo ciclo for continuerebbe all infinito a causa del wrapping around della variabile i */ printf("[ %c ]\n",i); if(i==127) break; /* si forza il ciclo a terminare quando il valore di i e 127 */ Istruzione di salto continue (1) Serve per ottenere forzatamente l iterazione anticipata di un ciclo aggirando la sua normale struttura di controllo L uso di continue all interno di un ciclo provoca forzatamente il salto alla successiva iterazione del ciclo stesso saltando il codice che si trova tra il continue e l espressione condizionale che controlla il ciclo

11 Istruzione di salto continue (2) /* stampa I numeri pari da 0 a 20 */ #include <stdioh> main() unsigned int i; /* definiamo la variabile che contiene i numer ida 1 a 10 */ for(i=0;i<=20;i++) /* iteriamo da 0 a 20 compresi */ if(i%2) continue; /* se il numero e pari salta alla successiva iterazione del ciclo */ printf(" %d \n",i); /* stampa i numeri */ Istruzione goto Permette di effettuare un salto incondizionato all interno del codice E un istruzione DA NON USARE MAI PER NESSUN MOTIVO Introduce disordine nel programma rendendolo illeggibile, un buon programmatore non utilizza MAI l istruzione goto In caso di necessita si possono utilizzare cicli while con istruzioni di salto break e/o continue ottenendo gli stessi risultati goto non e un elemento necessario per rendere completo un linguaggio di programmazione

12 Array (vettori) Un array e una collezione di variabili del medesimo tipo a cui si fa riferimento con un nome comune In C gli array possono avere da una a molte dimensioni, sebbene l array ad una dimensione sia piu comunemente utilizzato In pratica puo essere pensato come un vettore di ampiezza n, che contiene n elementi Array ad una dimensione (1) Un array ad una dimensione e semplicemente una lista di variabili dello stesso tipo collegate fra loro E un vettore di elementi caratterizzati dal fatto di essere tutti delle variabili C dello stesso tipo La forma generale per dichiarare un array monodimensionale e : tipo nome_variabile[dimensione]; Dove tipo dichiara il tipo di base di un array, che determina anche il tipo di dato degli elementi che costituiscono l array, e dimensione definisce quanti elementi conterra l array L esempio seguente dichiara un array intero chiamato vettore che ha dieci elementi: int vettore[10]; E possibile accedere ad un singolo elemento dell array tramite un indice, che descrive la posizione di un dato elemento all interno dell array stessa In C il primo elemento di qualsiasi array ha indice zero; In questo caso dato che vettore ha 10 elementi, ha valori di indice che andranno da 0 a 9 Per accedere ad un elemento dell array bisogna indicizzarlo con il numero dell elemento, che deve essere specificato tra parentesi [ ] Pertanto il primo elemento in vettore e rappresentato da vettore[0] e l ultimo da vettore[9]

13 Array ad una dimensione (2) In C tutti gli array consistono di locazioni di memoria contigue, il che significa che tutti gli elementi di un array stanno uno accanto all altro in memoria L indirizzo piu basso corrisponde al primo elemento e il piu alto all ultimo Per un array monodimensionale la dimensione totale in byte occupata viene calcolata in questo modo: Byte totali = n di byte variabile tipo base X numero di elementi In C non e possibile assegnare un array ad un altro Pertanto scrivere cosi e ILLEGALE: int a[10],b[10]; a=b; /* ERRORE!!! */ Per trasferire il contenuto di un array in un altro e necessario assegnare individualmente ogni valore per esempio utilizzando un ciclo for Inizializzazione di un array Ci sono fondalmentalmente 2 forme per inizializzare un array come per tutte le altre variabili: In fase di dichiarazione ; tipo nome_variabile[]=e1,,en; tramite indicizzazione diretta all interno del programma quando occorre, ad es: int a[2]; /* dichiarazione array*/ A[0]=23; /* inizializzazione array*/ A[1]=100; I programmi arrayc array2c array3c illustrano questi concetti e sono nella sezione esempi sul sito

14 Assenza di controllo dei limiti degli array Il C non effettua alcun controllo sui limiti degli array Non c e nulla che eviti lo sconfinamento alla fine di un array Se cio accade durante un operazione di assegnamento, i valori saranno assegnati ai dati di un altra variabile o persino in una parte del codice del programma In altre parole e possibile indicizzare un array di dimensione N con un valore superiore a N senza avere alcun messaggio di errore in compilazione o in fase di esecuzione, anche se cio provochera il blocco (crash) del programma E compito del programmatore garantire che tutti gli array siano abbastanza grandi da contenere cio che il programma vi mettera e pensare a un controllo di limite ogni volta che serve Accesso illegale in memoria a[]=1,2,3,4,5; a[8]=9; /* errore ho sforato in memoria */ a[8] Stack a[] Heap Data Text 0Indirizzi di memoria

15 Le funzioni C Le funzioni sono i mattoni per la costruzione di un programma C Una funzione e un sottoprogramma che contiene una o piu istruzioni C ed esegue uno o piu compiti Ogni funzione ha un nome che viene utilizzato nella chiamata alla funzione per invocare la funzione stessa In generale una funzione puo avere un nome qualsiasi, pero e importante ricordare che main() e riservato alla funzione che da inizio all esecuzione del programma In C non e possibilie includere una funzione in un altra funzione a differenza di altri linguaggi di programmazione che consentono l annidamenti di funzioni Il C considera tutte le funzioni come entita separate, questo pero non impedisce il fatto che una funzione possa richiamarne un altra Fino ad ora main() era l unica vera funzione definita all interno nei nostri programmi La funzione main() e sempre la prima funzione ad essere eseguita e deve essere presente in tutti I programmi C I programmi possono utilizzare le funzioni principalmente sotto due forme : il primo tipo e scritto direttamente dal programmatore (come nel caso di main()), il secondo tipo si riferisce alle funzioni che sono implementate direttamente all interno del compilatore nella libreria standard La libreria standard e una sorta di collezione di funzioni molto utili che offrono al programmatore la possibilita di accedere all I/O, alla gestione della memoria, delle stringhe etc In generale un programma C contiene funzioni create dal programmatore e funzioni fornite dal compilatore Alcune tra le funzioni fornite dal compilatore che abbiamo utilizzato sono printf() e scanf() Programma con due funzioni (1) #include <stdioh> void mia_funzione(); /* prototipo della funzione mia_funzione */ main() /* funzione main() */ printf("sono in main()\n"); mia_funzione(); /* chiamo la funzione mia_funzione() */ printf("ritorno a main()\n"); /* definizione della funzione mia_funzione() */ void mia_funzione() /* corpo della funzione mia_funzione() */ printf("sono in mia_funzione()\n");

16 Programma con due funzioni (2) Il programma continene 2 funzioni main() e mia_funzione() Per prima cosa inizia la funzione main() ed esegue la prima istruzione printf() A questo punto main() chiama mia_funzione(), l esecuzione del programma passa nel corpo di mia_funzione() che esegue la propria istruzione printf() e ritorna poi a main() alla linea di codice immediatamente seguente alla chiamata Per finire main() esegue la seconda istruzione printf() e poi termina Nel programma e possibile individuare un altra importante istruzione: void mia_funzione(); Questo e il prototipo della funzione mia_funzione() Un prototipo di una funzione ha il compito di dichiarare la funzione prima della sua definizione Consente al compilatore di conoscere quale tipo di valore la funzione restituisce cosi come quanti e quale tipo di parametri la funzione puo accettare Per il compilatore e essenziale che queste informazioni siano note prima della chiamata alla funzione stessa, per questo il prototipo di mia_funzione() deve essere posto prima di main() Generalmente le funzioni C ritornano un valore La parola chiave void sta a indicare che la funzione mia_funzione() non restituisce alcun valore In C le funzioni che non restituiscono alcun valore vengono dichiarate come void Forma generale delle funzioni C Tutte le funzioni C hanno una forma comune del tipo: tipo-di-restituzione nome-di-funzione(lista parametri) corpo della funzione return;

17 Dichiarazione di funzioni C Ogni funzione deve avere un nome che e seguito da una lista di parametri racchiusi tra parentesi e separati da virgole (argomenti della funzione ) Questi argomenti prendono il nome di parametri formali La lista dei parametri specifica i tipi ed i nomi delle variabili a cui saranno passati I dati Pertanto un parametro e una variabile definita da una funzione che riceve un argomento E necessario dichiarare esplicitamente le variabili e il loro tipo all interno delle prentesi tonde In C tutti gli argomenti delle funzioni vengono passati per valore, questo significa che I valori degli argomenti vengono forniti alla funzione chiamata in variabili temporanee piuttosto che in quelle di origine La funzione chiamata non puo alterare direttamente una variabile che le viene passata dalla funzione chiamante, in quanto gli argomenti forniti alla funzione chiamata non sono altro che delle copie delle variabili presenti nella funzione chiamante Una modifica nel valore dei parametri formali della funzione avra effetto solo localmente, in quanto e una modifica a variabili private per la funzione chiamata e temporanee Se una funzione non ha parametri le parentesi tonde sono vuote Il corpo della funzione e un blocco di istruzioni C racchiuso da parentesi graffe, La funzione termina e ritorna alla routine chiamante quando raggiunge la parentesi graffa chiusa oppure quando incontra un istruzione return In C perche una funzione restituisca un valore, si ricorre all istruzione return Il valore restituito deve essere dello stesso tipo dichiarato in tipo-di-restituzione La forma generale e : return valore; Come le variabili possono essere di tipo diverso, anche i valori restituiti possono essere di tipo diverso Il tipo restituito precede il nome di una funzione sia nel prototipo sia nella definizione Nel caso non venga specificato alcun tipo di restituzione si assume che la funzione restituisca un valore intero Tutte le funzioni C restituiscono solitamente un valore Questo pero non e obbligatorio e le funzioni che non restituiscono un valore hanno void come tipo di restituzione (Esempi: powerc power2c) Note sulla funzione main() In virtu di quanto detto prima la funzione main() resitutisce un numero intero e quindi per essere formalmente corretti andrebbe dichiarata come int e andrebbe terminata con un istruzione return 0; Questa istruzione definisce la fine della funzione main() e restituisce il valore 0 al programma chiamante che e il sistema operativo del computer Per la maggior parte dei sistemi operativi la restituzione del valore 0 significa che il programma sta terminando normalmente mentre altri valori indicano che il programma sta terminando a causa di qualche errore In generale tutti I programmi dovrebbero restituire il valore 0 quando terminano normalmente cioe senza errori Da ora in poi scriveremo sempre il corpo della fuznoine main in questo modo: int main() corpo della funzione return 0;